北京時(shí)間8月7日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,，物理學(xué)家會(huì)對(duì)他們希望發(fā)生的事情大費(fèi)唇舌,，但這些事也許終其一生都不會(huì)發(fā)生。例如,，一名物理學(xué)家認(rèn)為在特定情況下,，十分常見(jiàn)、但難以探測(cè)的中微子可以使整個(gè)原子核發(fā)生振蕩,?？紤]到這一現(xiàn)象極難探測(cè)，他覺(jué)得光是提出這一想法就已經(jīng)夠傻了,。
圖為橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的SNS實(shí)驗(yàn)裝置
圖為科勒拿著相干中微子核碰撞實(shí)驗(yàn)探測(cè)器模型
但四十年后,，科學(xué)家宣布，他們真的發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象,。
具體來(lái)說(shuō),，科學(xué)家找到了一種測(cè)量“相干中微子核碰撞”（coherent）的新方法。早在上世紀(jì)70年代,，一名物理學(xué)家就預(yù)言了中微子發(fā)生互動(dòng)的可能性,。一些人認(rèn)為此次發(fā)現(xiàn)或許能幫助我們?nèi)缈苹闷话憷弥形⒆印Ｆ渌藙t表現(xiàn)得更為審慎,。但有一點(diǎn)是肯定的：物理學(xué)家認(rèn)為這是一次激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn),。
“哇哦！?。,。,。?！”伊利諾伊州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家胡安·埃斯特拉達(dá)（Juan Estrada）在郵件中表達(dá)了他的激動(dòng)之情,。他也在尋找這一效應(yīng)，但并未參與此次研究,。
根據(jù)物理法則,，粒子有四種相互作用方式：引力、電磁力,、強(qiáng)作用力和弱作用力,。中微子是一種特殊的粒子，只能通過(guò)弱作用力和引力與其它粒子進(jìn)行互動(dòng),，而這兩種力在地球上的實(shí)驗(yàn)室都很難進(jìn)行探測(cè),。中子是原子核含有的兩種粒子之一,。中子的β衰變便是弱作用力的一種,，在衰變?yōu)橘|(zhì)子的同時(shí)釋放出一個(gè)中微子和一個(gè)電子。
如今,，科學(xué)家測(cè)量中微子的方法相當(dāng)于“順藤摸瓜”,。如果一個(gè)中微子擊中了質(zhì)子，也許就會(huì)使β衰變反向進(jìn)行,，將質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子和一個(gè)中子,。電子會(huì)發(fā)出閃光，從而被探測(cè)器捕獲,。但這種相互作用十分罕見(jiàn),，且需要耗費(fèi)大量液體。
麻省理工學(xué)院理論物理學(xué)榮譽(yù)退休教授丹尼爾·弗里德曼（Daniel Freedman）是1974年預(yù)言中微子除了與質(zhì)子互動(dòng)外,、還能發(fā)生另一種相互作用的科學(xué)家之一,。他認(rèn)為中微子可以與整個(gè)原子核產(chǎn)生相互作用。這個(gè)過(guò)程涉及的能量很少,，因?yàn)橹形⒆觾H能產(chǎn)生極弱的推力,。但由于原子核比質(zhì)子大得多，這將遠(yuǎn)比與質(zhì)子相撞常見(jiàn),。這樣一來(lái),，便可以采用規(guī)模較小的探測(cè)器，只需不到50千噸水就能得到預(yù)期效果,。
但弗里德曼指出：“我們的假設(shè)也許有些傲慢自大,，因?yàn)橹形⒆?原子核彈性散射實(shí)驗(yàn)中難免受到相互作用率、分辨率和研究背景的局限,?！睋Q句話說(shuō),，他認(rèn)為這種相互作用仍然太過(guò)微弱和罕見(jiàn)，因而難以探測(cè),。
四十年后,，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一組物理學(xué)家證明，弗里德曼的預(yù)言其實(shí)是正確的,?！斑@并非不可能?！笨ㄍ呃锾瘴锢硌芯克奈锢韺W(xué)家胡安·科勒（Juan Collar）指出,。
他們能取得預(yù)期觀測(cè)結(jié)果，要?dú)w功于特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和好運(yùn)氣,。橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開展了一項(xiàng)名為“散變中子源”（簡(jiǎn)稱SNS）的實(shí)驗(yàn),。該實(shí)驗(yàn)在制造中子束的同時(shí)，還產(chǎn)生了大量中微子作為副產(chǎn)品,。研究相干中微子核碰撞的科學(xué)家們正好利用了這一點(diǎn),。中子云可能會(huì)干擾信號(hào)，但該研究團(tuán)隊(duì)在20英尺（約合6米）的混凝土墻后的地下室中找到了一處合適的位置,，足以擋住除中微子之外,、SNS實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的任何粒子?！拔覀兡苷业竭@里真的非常幸運(yùn),。”杜克大學(xué)物理學(xué)家,、相干中微子核碰撞合作研究團(tuán)隊(duì)發(fā)言人凱特·舒伯格（Kate Scholberg）表示,，“我本來(lái)?yè)?dān)心會(huì)受到中子的影響，結(jié)果并不是這樣,?！?/p>
當(dāng)中子束開啟時(shí)，可以看出清晰的探測(cè)器信號(hào)（以黑點(diǎn)表示）,，說(shuō)明該團(tuán)隊(duì)確實(shí)捕捉到了中微子與原子核的相互作用,。
相干中微子核碰撞實(shí)驗(yàn)裝置本質(zhì)上是一塊晶體，當(dāng)中微子擊中晶格時(shí),，通過(guò)弱作用力產(chǎn)生的相互作用使原子核發(fā)生振蕩,，釋放出可以被探測(cè)到的微弱光線。中子束脈沖時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,，因此探測(cè)信號(hào)也隨之上下起伏,。“我們知道中微子何時(shí)會(huì)被發(fā)射過(guò)來(lái),，因?yàn)橹凶邮『妹棵腌娭婚_啟60次,?！笨评战忉尩溃斑@對(duì)于我們非常重要,?！?/p>
舒伯格指出，該實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了40年前的預(yù)言,，還為一些針對(duì)中微子行為的猜想給出了約束,。科勒認(rèn)為該研究最重要的影響在于,，它為小型中微子實(shí)驗(yàn)開創(chuàng)了全新的未來(lái),。“也許50年后,，我們真的發(fā)明了可行的中微子技術(shù),。”且這些技術(shù)可供公眾使用,，就像曾經(jīng)顯得高大上,、如今已飛入尋常百姓家的激光發(fā)射器一樣。
其他專家也激動(dòng)不已,。有些團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始在自己的實(shí)驗(yàn)室中尋找同樣的信號(hào),。“能發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)所有人都相信存在,、只是難以識(shí)別的現(xiàn)象，可謂一次巨大的成功,?！毕耐拇髮W(xué)的物理學(xué)家約翰·格里高利·倫德（John Gregory Learned）指出。他尤其欣賞科勒所做的貢獻(xiàn),。但他也呼吁人們對(duì)該技術(shù)的前景持更謹(jǐn)慎的態(tài)度,，就目前而言，他認(rèn)為該技術(shù)的應(yīng)用途徑相當(dāng)有限,。
弗里德曼也十分高興,。
“終于有人做了我在1974年提出的實(shí)驗(yàn)，”弗里德曼表示,，“我當(dāng)然激動(dòng)得要命,。”